JP2020018106A - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】充電電流の制御精度を高くすることが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】この電力変換装置１００は、交流入力電源１０１（商用電源）からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部１（整流部）と、ＡＣ／ＤＣ変換部１からの直流電力を電力変換するＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）と、ＤＣ／ＤＣ変換部３から流れる充電電流、および、ＤＣ／ＤＣ変換部３へ流れる放電電流を検出する電流検出部４とを各々含み、互いに並列に接続される複数の電力変換部１０を備える。また、電力変換装置１００は、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３のうちの一部のＤＣ／ＤＣ変換部３により充電されるバッテリ５（蓄電部）と、複数の電力変換部１０のＤＣ／ＤＣ変換部３を制御するＣＰＵ２０（制御部）と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、電力変換装置に関し、特に、互いに並列に接続された複数の電力変換部を備える電力変換装置に関する。
従来、互いに並列に接続された複数の電力変換部を備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１の無停電電源システムは、コンバータと、インバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータとを含む無停電電源装置を２つ備えている。２つの無停電電源装置は、互いに並列に接続されている。また、上記無停電電源システムは、２つの無停電電源装置の両方により充放電が行われる共通のバッテリを備えている。各々の無停電電源装置は、商用交流電源からの交流電力をコンバータにより直流電力に変換し、コンバータにより変換された直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧して共通のバッテリに供給している。この場合、上記特許文献１には明記されていないが、２つの無停電電源装置の各々によるバッテリへの充電は同時に行われていると考えられる。また、各々の無停電電源装置には、ＤＣ／ＤＣコンバータとバッテリとの間の充電電流および放電電流の両方を検出するための電流検出部が設けられている。
特開２０１４−２３０４１８号公報
ここで、一般的に、バッテリへの充電電流は、バッテリからの放電電流に比べて比較的小さくなるように制御されている。また、一般的に、電流量の大きい電流を検出することが可能な電流検出部は、分解能が比較的大きい。したがって、上記特許文献１の無停電電源システムのように電流検出部が充電電流および放電電流の両方を検出する場合、電流量の比較的大きい放電電流を検出することが可能な電流検出部の分解能は比較的大きい。この場合、分解能の比較的大きい電流検出部では、電流量の比較的小さい充電電流を精度良く検出することが困難であるという不都合がある。このため、充電電流の制御精度が低いことに起因して、バッテリの過充電などが発生し、バッテリが劣化するという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、充電電流の制御精度を高くすることが可能な電力変換装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、商用電源からの交流電力を直流電力に変換する整流部と、整流部からの直流電力を電力変換する直流電力変換部と、直流電力変換部から流れる充電電流、および、直流電力変換部へ流れる放電電流を検出する電流検出部とを含み、互いに並列に接続される複数の電力変換部と、複数の電力変換部の各々の直流電力変換部のうちの一部の直流電力変換部により充電される蓄電部と、複数の電力変換部の直流電力変換部を制御する制御部と、を備える。
ここで、１つの電流検出部に流れる充電電流値は、蓄電部に流れる充電電流値を、充電に用いられる電力変換部（直流電力変換部）の台数で割った値になる。したがって、この発明の一の局面による電力変換装置では、上記のように、蓄電部が、複数の電力変換部の各々の直流電力変換部のうちの一部の直流電力変換部により充電されることによって、全ての直流電力変換部により充電される場合に比べて、１つの電流検出部に流れる充電電流値を大きくすることができる。その結果、放電電流を検出するために比較的大きい分解能の電流検出部により電流の検出が行われたとしても、蓄電部が全ての直流電力変換部により充電される場合に比べて、精度良く充電電流を検出することができるので、充電電流の制御精度を高くすることができる。
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、制御部は、蓄電部の充電を行う場合に、複数の電力変換部の各々の直流電力変換部のうちの一部の直流電力変換部を作動させるとともに、蓄電部から放電を行う場合に、複数の電力変換部の各々の直流電力変換部の全てを作動する。このように構成すれば、複数の電力変換部の各々の直流電力変換部の一部が放電時に作動する場合に比べて、１つの電流検出部に流れる放電電流値を小さくすることができる。その結果、１つの電流検出部に流れる充電電流値と放電電流値との差分をより小さくすることができるので、放電電流の大きさに適応した分解能を有する電流検出部を用いた場合でも、一部の直流電力変換部が放電時に作動する場合に比べて、精度良く充電電流を検出することができる。
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、制御部は、電流検出部の検出した電流値に応じて一部の直流電力変換部の稼働台数を変化させるようにする。ここで、１つの電流検出部に流れる電流値は、蓄電部に流れる充電電流値を、充電動作を行う一部の直流電力変換部の稼働台数で割った値になる。したがって、電流検出部の検出した電流値に応じて充電動作を行う一部の直流電力変換部の稼働台数を変化させることによって、１つの電流検出部に流れる電流値を容易に変化させることができる。これにより、充電動作を行う一部の直流電力変換部の稼働台数を変化させることによって、充電動作を行う一部の直流電力変換部の稼働台数を少なくした場合には、１つの電流検出部に流れる電流を大きくすることができる。その結果、蓄電部が全ての直流電力変換部により充電される場合に比べて、精度良く充電電流を検出することができる。
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、複数の電力変換部の各々は、整流部からの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する交流電力変換部をさらに含み、制御部は、交流電力変換部から負荷に流れる電流値に応じて一部の直流電力変換部の稼働台数を変化させるように構成されている。ここで、整流部から流れる電流は、交流電力変換部を介して負荷に流れる電流と、直流電力変換部を介して蓄電部に流れる充電電流とに分かれるので、交流電力変換部から負荷に流れる電流値に応じて、直流電力変換部を介して蓄電部に流れる充電電流値が変化する。したがって、交流電力変換部から負荷に流れる電流値に応じて充電動作を行う一部の直流電力変換部の稼働台数を変化させることによって、蓄電部を充電するために必要な充電電流値と、１つの直流電力変換部が流す充電電流値との大小関係に基づいて、充電動作を行う一部の直流電力変換部の稼働台数を最適化することができる。これにより、充電動作を行う一部の直流電力変換部の稼働台数が過剰であることに起因する蓄電部の過充電を抑制することができるとともに、蓄電部の劣化を抑制することができる。また、充電動作を行う一部の直流電力変換部の稼働台数が不足することに起因して、蓄電部が充電不足になるのを抑制することができる。
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、制御部は、蓄電部の充電を行う一部の直流電力変換部を、複数の電力変換部の各々の直流電力変換部のうち、予め設定された優先順位の高い直流電力変換部から順に選択する。このように構成すれば、直流電力変換部の状態に基づいて優先順位を決定する制御が不要であるので、電力変換装置の制御負荷が増大するのを抑制することができる。
この場合、好ましくは、複数の電力変換部の各々の直流電力変換部のうち、一部の直流電力変換部として選択される優先順位は、所定の期間ごとに変更されるように構成されている。このように構成すれば、優先順位が固定されている場合に比べて、特定の直流電力変換部（優先順位が固定されている場合における優先順位が高い直流電力変換部）のみが作動する時間を低減することができる。その結果、特定の直流電力変換部の劣化を抑制することができる。
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、制御部は、蓄電部の充電を行う一部の直流電力変換部を、複数の電力変換部の各々の直流電力変換部のうち、直流電力変換部の累積稼働時間、または、直流電力変換部を冷却する冷却空気の温度に基づいて決定された優先順位の高い直流電力変換部から順に選択する。このように構成すれば、累積稼働時間が長く劣化が進んでいる直流電力変換部、および、高温の直流電力変換部が、蓄電部の充電に用いられるのを抑制することができる。その結果、直流電力変換部が劣化（損傷）するのを抑制することができる。
本発明によれば、上記のように、充電電流の制御精度を高くすることができる。
第１および第２実施形態による電力変換装置の構成を示した図である。 第１および第２実施形態による電力変換装置の電力変換部の詳細な構成を示した図である。 第２実施形態によるＤＣ／ＤＣ変換部の累積稼働時間と優先順位との関係を示した図である。 第１および第２実施形態の変形例による電力変換装置の構成を示した図である。 第２実施形態の変形例による電力変換装置の構成を示した図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１および図２を参照して、第１実施形態による電力変換装置１００の構成について説明する。
（電力変換装置の構成）
まず、図１を参照して、電力変換装置１００（無停電電源装置）の構成について説明する。なお、第１実施形態では、電力変換装置１００が無停電電源装置である場合の電力変換装置１００の構成について説明する。
図１に示すように、電力変換装置１００は、互いに並列に接続された複数（第１実施形態では４つ）の電力変換部１０を備える。複数の電力変換部１０の各々は、商用の交流入力電源１０１から交流電力を供給されている。なお、交流入力電源１０１は３相の交流電源であるが、単相の交流電源であってもよい。また、交流入力電源１０１は、特許請求の範囲の「商用電源」の一例である。
複数の電力変換部１０の各々は、交流入力電源１０１からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部１を含む。なお、ＡＣ／ＤＣ変換部１は、特許請求の範囲の「整流部」の一例である。
複数の電力変換部１０の各々は、ＡＣ／ＤＣ変換部１からの直流電力を交流電力に変換して負荷１０２に供給するＤＣ／ＡＣ変換部２を含む。なお、ＤＣ／ＡＣ変換部２は、特許請求の範囲の「交流電力変換部」の一例である。
複数の電力変換部１０の各々は、ＡＣ／ＤＣ変換部１からの直流電力を電力変換するＤＣ／ＤＣ変換部３を含む。具体的には、後述するバッテリ５への充電時には、ＤＣ／ＤＣ変換部３は、ＡＣ／ＤＣ変換部１からの直流電力を降圧する。また、バッテリ５からの放電時には、ＤＣ／ＤＣ変換部３は、バッテリ５からの直流電力を昇圧する。なお、ＤＣ／ＤＣ変換部３は、特許請求の範囲の「直流電力変換部」の一例である。
複数の電力変換部１０の各々は、電流検出部４を含む。複数の電力変換部１０の各々の電流検出部４は、ＤＣ／ＤＣ変換部３と後述するバッテリ５との間の電流（ＤＣ／ＤＣ変換部３からバッテリ５へ流れる充電電流、および、バッテリ５からＤＣ／ＤＣ変換部３へ流れる放電電流）を検出する。
電力変換装置１００は、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３に接続されているバッテリ５（たとえば鉛蓄電池）を備える。すなわち、バッテリ５は、複数の電力変換部１０の各々に対して共通のバッテリである。なお、バッテリ５は、複数の電力変換部１０の各々に対して共通に設けられていれば、数量は１つに限られない。なお、バッテリ５は、特許請求の範囲の「蓄電部」の一例である。
電力変換装置１００（ＤＣ／ＤＣ変換部３）は、商用の交流入力電源１０１から交流電力が正常に供給されている通常時は、ＡＣ／ＤＣ変換部１により生成された直流電力を、ＤＣ／ＤＣ変換部３により降圧して、バッテリ５に充電するように構成されている。また、電力変換装置１００（ＤＣ／ＤＣ変換部３）は、商用の交流入力電源１０１から交流電力の供給が停止された停電時は、バッテリ５の直流電力を、ＤＣ／ＤＣ変換部３により昇圧して、ＤＣ／ＡＣ変換部２に供給する（放電する）ように構成されている。
電力変換装置１００は、複数の電力変換部１０のＤＣ／ＤＣ変換部３を制御するＣＰＵ２０を備える。ＣＰＵ２０は、特許請求の範囲の「制御部」の一例である。
（電力変換部の構成）
次に、図２を参照して、電力変換部１０の詳細な構成について説明する。
図２に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換部１は、交流入力電源１０１からの交流電力が入力されるブリッジ回路部１ａと、ブリッジ回路部１ａに接続される逆阻止ＩＧＢＴ部１ｂとにより構成されている。ブリッジ回路部１ａは、ＩＧＢＴ素子と、ＩＧＢＴ素子に逆並列に接続されているダイオードにより構成されている。逆阻止ＩＧＢＴ部１ｂは、互いに逆並列に接続された逆阻止ＩＧＢＴにより構成されている。
ＤＣ／ＡＣ変換部２は、後述する電解コンデンサ６の中間電力が入力される逆阻止ＩＧＢＴ部２ａと、逆阻止ＩＧＢＴ部２ａに接続されるブリッジ回路部２ｂとにより構成されている。逆阻止ＩＧＢＴ部２ａは、互いに逆並列に接続された逆阻止ＩＧＢＴにより構成されている。ブリッジ回路部２ｂは、ＩＧＢＴ素子と、ＩＧＢＴ素子に逆並列に接続されているダイオードにより構成されている。
ＡＣ／ＤＣ変換部１とＤＣ／ＡＣ変換部２との間には、ＡＣ／ＤＣ変換部１からの直流電力を平滑化する電解コンデンサ６が設けられている。電解コンデンサ６は、正側のコンデンサ６ａと、負側のコンデンサ６ｂとを有する。コンデンサ６ａの正側端子には、ブリッジ回路部１ａとブリッジ回路部２ｂとの間の正側母線Ｐが接続されている。また、コンデンサ６ｂの負側端子には、ブリッジ回路部１ａとブリッジ回路部２ｂとの間の負側母線Ｎが接続されている。また、コンデンサ６ａの負側端子、および、コンデンサ６ｂの正側端子の各々は、逆阻止ＩＧＢＴ部１ｂと逆阻止ＩＧＢＴ部２ａとの間の中間母線Ｍが接続されている。
ＤＣ／ＤＣ変換部３は、互いに直接に接続されているＩＧＢＴ３ａ〜３ｄにより構成されている。ＩＧＢＴ３ａ〜３ｄは、正側から、ＩＧＢＴ３ａ、ＩＧＢＴ３ｂ、ＩＧＢＴ３ｃ、ＩＧＢＴ３ｄの順に接続されている。ＩＧＢＴ３ａの正側端子は、正側母線Ｐに接続されている。ＩＧＢＴ３ｄの負側端子は、負側母線Ｎに接続されている。ＩＧＢＴ３ｂとＩＧＢＴ３ｃとの間は、中間母線Ｍに接続されている。なお、本実施形態では、中間母線Ｍは複数の電力変換部１０の各々で電気的に接続されていないが、接続されていてもよい。
また、複数の電力変換部１０の各々には、リアクトル７ａとリアクトル７ｂとが設けられている。リアクトル７ａは、ＩＧＢＴ３ａとＩＧＢＴ３ｂとの間に接続されている。また、リアクトル７ｂは、ＩＧＢＴ３ｃとＩＧＢＴ３ｄとの間に接続されている。リアクトル７ａとリアクトル７ｂとの間には、コンデンサ８が設けられている。バッテリ５は、コンデンサ８に並列に接続されている。なお、複数の電力変換部１０の各々は、図２から明らかなように３レベルの電力変換回路であるが、２レベルの電力変換回路であってもよい。また、電流検出部４は、リアクトル７ａ側とリアクトル７ｂ側に２つ設けられている。
ここで、第１実施形態では、バッテリ５は、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３のうちの一部のＤＣ／ＤＣ変換部３により充電される。具体的には、バッテリ５は、４つの電力変換部１０のうちの、１つ、２つ、または、３つの電力変換部１０のＤＣ／ＤＣ変換部３により充電される。なお、図１では、１つのＤＣ／ＤＣ変換部３によりバッテリ５が充電されている状態を図示している。また、以下に記載する、バッテリ５の充電時におけるＤＣ／ＤＣ変換部３の選択等の電力変換装置１００内の制御は、複数の電力変換部１０に共通に設けられるＣＰＵ２０により行われている。すなわち、ＣＰＵ２０は、複数の電力変換部１０の各々を制御するように構成されている。
ＣＰＵ２０は、バッテリ５の充電に用いられるＤＣ／ＤＣ変換部３において、ＩＧＢＴ３ａ〜３ｄのオンオフを切り替える制御を行う。また、ＣＰＵ２０は、バッテリ５の充電に用いられないＤＣ／ＤＣ変換部３において、ＩＧＢＴ３ａ〜３ｄをゲートオフ状態に固定する制御を行う。
ＣＰＵ２０は、一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の台数が複数（２つまたは３つ）である場合には、一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の各々からの電流の出力値が、それぞれ、バッテリ５へ流れる総充電電流値を一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の台数で割った値となるように制御を行う。
また、一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の台数が単数（１つ）である場合には、ＤＣ／ＤＣ変換部３からの電流の出力値は、一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の台数が２つ（３つ）である場合の出力値の２倍（３倍）となる。また、この場合、１つのＤＣ／ＤＣ変換部３のみが作動しているので、並列に接続されているＤＣ／ＤＣ変換部３間において、循環電流が流れるのが抑制される。なお、循環電流とは、ＤＣ／ＤＣ変換部３間、ＤＣ／ＤＣ変換部３とＡＣ／ＤＣ変換部１との間、ＡＣ／ＤＣ変換部１間の経路で流れる。
ＣＰＵ２０は、バッテリ５へ流れる充電電流量、および、バッテリ５から流れる放電電流量の各々を、バッテリ５の充電量、温度、および、内圧等に基づいて決定する制御を行う。なお、バッテリ５へ流れる充電電流量は、バッテリ５から流れる放電電流量の１／１０以下（たとえば１／２０）である。
また、第１実施形態では、ＣＰＵ２０は、バッテリ５の充電を行う場合に、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３のうちの一部のＤＣ／ＤＣ変換部３を作動させるとともに、バッテリ５から放電を行う場合に、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３の全てを作動する。すなわち、１つの電流検出部４に流れる放電電流値は、バッテリ５から流れる総放電電流値を４で割った値となる。
また、ＣＰＵ２０は、電流検出部４の検出した電流値に応じて一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数を変化させる。具体的には、ＣＰＵ２０は、電流検出部４の検出した電流値が小さくなるほど、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数を減少させる。
詳細には、バッテリ５が満充電に近づいた場合、バッテリ５の温度が高くなった場合、および、バッテリ５の内圧が高くなった場合になどにおいて、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の台数が減少される。たとえば、バッテリ５の充電率について例を挙げて説明すると、バッテリ５の充電率が５０％以下の場合は、３台のＤＣ／ＤＣ変換部３が作動し、バッテリ５の充電率が９０％以上の場合は、１台のＤＣ／ＤＣ変換部３が作動するように構成されていてもよい。
また、第１実施形態では、ＣＰＵ２０は、バッテリ５の充電を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３を、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３のうち、予め設定された優先順位の高いＤＣ／ＤＣ変換部３から順に選択する。具体的には、図１に示すＤＣ／ＤＣ変換部３のうち、上側のＤＣ／ＤＣ変換部３から順に、優先順位が高くなっている。以下では、図１に示す４つのＤＣ／ＤＣ変換部３を、上側から順に、１番のＤＣ／ＤＣ変換部３、２番のＤＣ／ＤＣ変換部３、３番のＤＣ／ＤＣ変換部３、および、４番のＤＣ／ＤＣ変換部３として説明する。
この場合、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の台数が１つである場合は、１番のＤＣ／ＤＣ変換部３だけがバッテリ５の充電時に選択（作動）される。また、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の台数が２つである場合は、１番および２番のＤＣ／ＤＣ変換部３がバッテリ５の充電時に選択（作動）される。また、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の台数が３つである場合は、１番、２番、および、３番のＤＣ／ＤＣ変換部３がバッテリ５の充電時に選択（作動）される。なお、予め設定された優先順位は、変更されることなく維持される。
また、たとえば、４つのＤＣ／ＤＣ変換部３のうち、故障しているＤＣ／ＤＣ変換部３が存在する場合では、故障しているＤＣ／ＤＣ変換部３を除いたうちの優先順位が高いＤＣ／ＤＣ変換部３から順にバッテリ５の充電時に選択される。
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第１実施形態では、上記のように、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３のうちの一部のＤＣ／ＤＣ変換部３により充電されるバッテリ５と、複数の電力変換部１０のＤＣ／ＤＣ変換部３を制御するＣＰＵ２０と、を備えるように、電力変換装置１００を構成する。ここで、１つの電流検出部４に流れる充電電流値は、バッテリ５に流れる充電電流値を、充電に用いられる電力変換部１０（ＤＣ／ＤＣ変換部３）の台数で割った値になる。したがって、バッテリ５が、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３のうちの一部のＤＣ／ＤＣ変換部３により充電されることによって、全てのＤＣ／ＤＣ変換部３により充電される場合に比べて、１つの電流検出部４に流れる充電電流値を大きくすることができる。その結果、放電電流を検出するために比較的大きい分解能の電流検出部４により電流の検出が行われたとしても、バッテリ５が全てのＤＣ／ＤＣ変換部３により充電される場合に比べて、精度良く充電電流を検出することができるので、充電電流の制御精度を高くすることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、ＣＰＵ２０が、バッテリ５の充電を行う場合に、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３のうちの一部のＤＣ／ＤＣ変換部３を作動させるとともに、バッテリ５から放電を行う場合に、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３の全てを作動するように、電力変換装置１００を構成する。これにより、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３の一部が放電時に作動する場合に比べて、１つの電流検出部４に流れる放電電流値を小さくすることができる。その結果、１つの電流検出部４に流れる充電電流値と放電電流値との差分をより小さくすることができるので、放電電流の大きさに適応した分解能を有する電流検出部４を用いた場合でも、一部のＤＣ／ＤＣ変換部３が放電時に作動する場合に比べて、精度良く充電電流を検出することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、ＣＰＵ２０が、電流検出部４の検出した電流値に応じて一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数を変化させるように、電力変換装置１００を構成する。ここで、１つの電流検出部４に流れる電流値は、バッテリ５に流れる充電電流値を、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数で割った値になる。したがって、電流検出部４の検出した電流値に応じて充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数を変化させることによって、１つの電流検出部４に流れる電流値を容易に変化させることができる。これにより、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数を変化させることによって、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数を少なくした場合には、１つの電流検出部４に流れる電流を大きくすることができる。その結果、バッテリ５が全てのＤＣ／ＤＣ変換部３により充電される場合に比べて、精度良く充電電流を検出することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、ＣＰＵ２０が、バッテリ５の充電を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３を、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３のうち、予め設定された優先順位の高いＤＣ／ＤＣ変換部３から順に選択するように、電力変換装置１００を構成する。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換部３の状態に基づいて優先順位を決定する制御が不要であるので、電力変換装置１００の制御負荷が増大するのを抑制することができる。
［第２実施形態］
次に、図１および図３を参照して、第２実施形態による電力変換装置２００の構成について説明する。第２実施形態の電力変換装置２００は、バッテリ５の充電時に選択されるＤＣ／ＤＣ変換部３の優先順位が予め決定されている上記第１実施形態の電力変換装置１００と異なり、バッテリ５の充電時に選択されるＤＣ／ＤＣ変換部３の優先順位は、電力変換部１０の状態に応じて変化する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
図１に示すように、バッテリ５の充電時におけるＤＣ／ＤＣ変換部３の選択等の電力変換装置２００内の制御は、複数の電力変換部１０に共通に設けられるＣＰＵ１２０により行われている。ＣＰＵ１２０は、特許請求の範囲の「制御部」の一例である。
ここで、第２実施形態では、図３に示すように、ＣＰＵ１２０は、バッテリ５の充電を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３を、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３のうち、ＤＣ／ＤＣ変換部３の累積稼働時間に基づいて決定された優先順位の高いＤＣ／ＤＣ変換部３から順に選択する。具体的には、ＣＰＵ１２０は、複数のＤＣ／ＤＣ変換部３のうち、累積稼働時間が短いＤＣ／ＤＣ変換部３から順に、バッテリ５の充電時に選択される優先順位を高くするように制御を行う。
たとえば、図３に示すように、１番のＤＣ／ＤＣ変換部３、４番のＤＣ／ＤＣ変換部３、３番のＤＣ／ＤＣ変換部３、２番のＤＣ／ＤＣ変換部３の順に累積稼働時間が長いとすると、優先順位は、２番のＤＣ／ＤＣ変換部３、３番のＤＣ／ＤＣ変換部３、４番のＤＣ／ＤＣ変換部３、１番のＤＣ／ＤＣ変換部３の順に高くなる。
また、バッテリ５の充電中に、作動しているＤＣ／ＤＣ変換部３の累積稼働時間が、作動していないＤＣ／ＤＣ変換部３の累積稼働時間を越えた場合は、次回のバッテリ５の充電時に、充電に用いるＤＣ／ＤＣ変換部３を変更（優先順位の変更を適用）してもよいし、累積稼働時間を越えた瞬間に、充電に用いるＤＣ／ＤＣ変換部３を変更してもよい。
第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第２実施形態では、上記のように、ＣＰＵ１２０が、バッテリ５の充電を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３を、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３のうち、ＤＣ／ＤＣ変換部３の累積稼働時間に基づいて決定された優先順位の高いＤＣ／ＤＣ変換部３から順に選択するように、電力変換装置２００を構成する。これにより、累積稼働時間が長く劣化が進んでいるＤＣ／ＤＣ変換部３が、バッテリ５の充電に用いられるのを抑制することができる。その結果、ＤＣ／ＤＣ変換部３が劣化（損傷）するのを抑制することができる。
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
たとえば、上記第１および第２実施形態では、電流検出部４の検出値に応じて一部のＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）の稼働台数が変化する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＤＣ／ＡＣ変換部２（交流電力変換部）から負荷１０２に流れる電流値に応じて一部のＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）の稼働台数を変化させてもよい。
具体的には、図４に示すように、電力変換装置３００には、複数の電力変換部１０の各々から負荷１０２に流れる電流値を検出する電流検出部１０３が設けられている。ＣＰＵ２２０は、電流検出部１０３により検出された電流値に基づいて、複数の電力変換部１０の動作を制御する。なお、電流検出部１０３は、複数の電力変換部１０に共通に（１つだけ）設けられている。なお、ＣＰＵ２２０は、特許請求の範囲の「制御部」の一例である。
ＣＰＵ２２０は、電流検出部１０３の検出値に応じて一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数を変化させる。この場合、電流検出部１０３の検出値が比較的大きい（負荷１０２が比較的重い）場合には、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）の稼働台数が比較的多くなるように制御される。また、電流検出部１０３の検出値が比較的小さい（負荷１０２が比較的軽い）場合には、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）の稼働台数が比較的少なくなるように制御される。なお、電流検出部１０３の検出値、および、電流検出部４の検出値の両方に応じて、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）の稼働台数を変化させてもよい。
ここで、ＡＣ／ＤＣ変換部１から流れる電流は、ＤＣ／ＡＣ変換部２を介して負荷１０２に流れる電流と、ＤＣ／ＤＣ変換部３を介してバッテリ５に流れる充電電流とに分かれるので、ＤＣ／ＡＣ変換部２から負荷１０２に流れる電流値に応じて、ＤＣ／ＤＣ変換部３を介してバッテリ５に流れる充電電流値が変化する。したがって、ＤＣ／ＡＣ変換部２から負荷１０２に流れる電流値に応じて充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数を変化させることによって、バッテリ５を充電するために必要な充電電流値と、１つのＤＣ／ＤＣ変換部３が流す充電電流値との大小関係に基づいて、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数を最適化することができる。これにより、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数が過剰であることに起因するバッテリ５の過充電を抑制することができるとともに、バッテリ５の劣化を抑制することができる。また、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３の稼働台数が不足することに起因して、バッテリ５が充電不足になるのを抑制することができる。なお、負荷１０２に流れる電流値は、各々のＤＣ／ＡＣ変換部２の出力線に電流検出部を設けて、出力電流を個別に検出するとともに合計してもよい。
また、上記第１実施形態では、バッテリ５（蓄電部）の充電時に選択されるＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）の優先順位は、変更されることなく維持される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の電力変換部１０の各々のＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）のうち、充電動作を行う一部のＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）として選択される優先順位は、所定の期間ごとに変更されてもよい。たとえば、ＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）として選択される優先順位は、１週間毎に自動的に変更されてもよい。なお、１週間は、特許請求の範囲の「所定の期間」の一例である。
これにより、優先順位が固定されている場合に比べて、特定のＤＣ／ＤＣ変換部３（優先順位が固定されている場合における優先順位が高いＤＣ／ＤＣ変換部３）のみが作動する時間を低減することができる。その結果、特定のＤＣ／ＤＣ変換部３の劣化を抑制することができる。
また、上記第２実施形態では、バッテリ５（蓄電部）の充電時に選択されるＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）は、累積稼働時間に基づいて決定された優先順位の高いＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）から順に選択される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）を冷却する冷却空気の温度に基づいて決定された優先順位の高いＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）から順に選択されてもよい。
具体的には、図５に示すように、電力変換装置４００の複数の電力変換部１０の各々は、電力変換部１０（ＤＣ／ＤＣ変換部３）を冷却するための冷却ファン９ａを含む。電力変換部１０（ＤＣ／ＤＣ変換部３）を冷却した冷却空気は、冷却ファン９ａに吸引される。また、複数の電力変換部１０の各々は、冷却ファン９ａに吸引される冷却空気の温度を測定する温度センサ９ｂを含む。また、電力変換装置４００には、ＣＰＵ３２０が設けられている。なお、ＣＰＵ３２０は、特許請求の範囲の「制御部」の一例である。
ＣＰＵ３２０は、複数の電力変換部１０の各々に設けられる温度センサ９ｂの測定温度が低い電力変換部１０（ＤＣ／ＤＣ変換部３）から順に、優先順位を高く設定する。これにより、高温のＤＣ／ＤＣ変換部３が、バッテリ５の充電に用いられるのを抑制することができる。その結果、ＤＣ／ＤＣ変換部３が劣化（損傷）するのを抑制することができる。
また、上記第１および第２実施形態では、電流検出部４の検出値に応じて一部のＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）の稼働台数を変化させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、バッテリ５（蓄電部）の充電時に選択されるＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電力変換部）の稼働台数は、固定されていてもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、４つの電力変換部１０が並列に接続されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の電力変換部１０が並列に接続されていれば、台数は４つに限られない。
また、上記第１および第２実施形態では、電力変換装置１００（２００）が、無停電電源装置である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電力変換装置が、パワーコンディショナーであってもよい。
１ ＡＣ／ＤＣ変換部（整流部）
２ ＤＣ／ＡＣ変換部（交流電力変換部）
３ ＤＣ／ＤＣ変換部（直流電力変換部）
４ 電流検出部
５ バッテリ（蓄電部）
１０ 電力変換部
２０、１２０、２２０、３２０ ＣＰＵ（制御部）
１００、２００、３００、４００ 電力変換装置
１０１ 交流入力電源（商用電源）
１０２ 負荷

Claims (7)

  1. 商用電源からの交流電力を直流電力に変換する整流部と、前記整流部からの直流電力を電力変換する直流電力変換部と、前記直流電力変換部から流れる充電電流、および、前記直流電力変換部へ流れる放電電流を検出する電流検出部とを含み、互いに並列に接続される複数の電力変換部と、
    前記複数の電力変換部の各々の前記直流電力変換部のうちの一部の前記直流電力変換部により充電される蓄電部と、
    前記複数の電力変換部の前記直流電力変換部を制御する制御部と、を備える、電力変換装置。
  2. 前記制御部は、前記蓄電部の充電を行う場合に、前記複数の電力変換部の各々の前記直流電力変換部のうちの前記一部の直流電力変換部を作動させるとともに、前記蓄電部から放電を行う場合に、前記複数の電力変換部の各々の前記直流電力変換部の全てを作動する、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記制御部は、前記電流検出部の検出した電流値に応じて前記一部の直流電力変換部の稼働台数を変化させるようにする、請求項１または２に記載の電力変換装置。
  4. 前記複数の電力変換部の各々は、前記整流部からの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する交流電力変換部をさらに含み、
    前記制御部は、前記交流電力変換部から前記負荷に流れる電流値に応じて前記一部の直流電力変換部の稼働台数を変化させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  5. 前記制御部は、前記蓄電部の充電を行う前記一部の直流電力変換部を、前記複数の電力変換部の各々の前記直流電力変換部のうち、予め設定された優先順位の高い前記直流電力変換部から順に選択する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  6. 前記複数の電力変換部の各々の前記直流電力変換部のうち、前記一部の直流電力変換部として選択される優先順位は、所定の期間ごとに変更されるように構成されている、請求項５に記載の電力変換装置。
  7. 前記制御部は、前記蓄電部の充電を行う前記一部の直流電力変換部を、前記複数の電力変換部の各々の前記直流電力変換部のうち、前記直流電力変換部の累積稼働時間、または、前記直流電力変換部を冷却する冷却空気の温度に基づいて決定された優先順位の高い前記直流電力変換部から順に選択する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
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